重复绝对重力测量观测的滇西地区和拉萨点的重力变化及其意义

根据近年来在滇西地区和西藏拉萨绝对重力点上的一些新的绝对重力重复观测结果 ,对1990年以来在这些点上绝对重力重复观测结果进行了分析. 滇西地区的5个绝对重力观测 点的近10年的重复观测结果表明,大部分观测时段没有出现与地球动力学事件有关的重力变 化,只有丽江和洱源2个绝对重力观测点的观测结果显示丽江地震前后有变化. 为了研究该 重力变化的原因,本文正演模拟了出现重力变化期间丽江地震同震位错引起的重力变化,模 拟结果与实际观测结果有较好的一致性. 西藏拉萨近10年以来的重复观测结果给出了拉萨点 的绝对重力值以-1.82±0.9×10-8m·s-2·a-1速率下降,这从重力学 的角度反映出青藏高原的隆升. 对拉萨点的重力变化机制进行了探讨,根据印度板块与欧亚 大陆俯冲模型计算的拉萨点重力变化速率与观测到的重力变化速率较一致,表明现今拉萨地 区重力变化是由于印度板块与欧亚大陆俯冲所引起. 根据印度板块向欧亚大陆俯冲的位错模 型计算的拉萨点的重力变化与地表垂直位移的关系,将重力变化转换为拉萨点的隆升速率为 8.7mm/a.      

地震重力观测技术的新发展方向:绝对重力与重力梯度一体化观测

高精度绝对重力与重力梯度一体化和阵列式观测可有效提高不同深度重力场源体的识别精度。本文基于中国地震局发布的《中国地球物理站网（重力）规划（2020—2030）》中绝对重力观测技术的不足和发展方向,提出了绝对重力与重力梯度一体化的观测技术思路。在监测中发现,强震孕育过程中壳—幔热物质运移引起的微重力变化信号,有利于提升破坏性地震的中、短期和临震预测能力。有必要进一步拓展重力站网绝对重力控制能力等方面的应用,为我国专业地震台站探索重力观测技术新发展方向。      

香山绝对点的重力非潮汐变化

1988年3月－2001年3月中国地震局和中国计量科学院合作用NIM－Ⅱ仪器在香山地震台进行58次绝对重力测量，其中44次同时量测了地下水水位。本文从角度研究了香山点重力变化的机理。主要结论：（1）地下水活动是重力变化的主要局部干扰源，它与重力观测值分段相关，可用一个5次多项式进行改正；（2）局部地壳形变的影响甚小，可略而不计；（3）地震活动导致重力值发生短期变化，最大幅度达0．333μms^-2;(4）1989－2001年重力值近于线性地下降了0．191μms^-2,平均速率为－0．0147μms^-2/a属全球性或区域性重力变化。     

1996年中国中西部地区高精度绝对重力观测结果

1996年,中国科学院测量与地球物理研究所利用目前国际上最先进的FGS／112型绝对重力仪,在我国中西部地区的湖北、四川、云南和广西省开展绝对重力测量．给出了15个绝对重力点的最新观测结果,并与其他类型仪器在一些点上的观测结果进行了比较．结果表明,FGS／112绝对重力仪在15个点的观测结果的精度优于2．78×10－8m／s2．该仪器具有较好的稳定性和重复性,并与其他类型仪器没有明显的系统误差．     

华北重力网测点重力变化特征与中强震的对应

华北重力复测网（火车运输）始建于1972－1973年，三环共45个点，1986年起改用高精度LCR－G重力仪观测（仍保持三环，点位减到15个），至今已积累了16－33期重复观测资料。根据资料，华北网各测点重力值变化可分为三类，即1、有异常变化点；2、持续相对稳定点、3重力值有变化，但非深部物质引起或重力值无变化点。如果观测到的异常持续3－5年，且与背景相符，即有可能与中强震有关，并已被实践证明，因此，重力大跨度复测是中长期地震预报的一种有效手段。     

重力时变的数学逼近

研究了根据时域内离散的重复重力测量数据获取连续重力变化的方法。分析比较了多种不同的插值、拟事和滤波方法的优缺点，认为Akima样条插值法，正交多项式拟合法和卡尔曼滤波法对重力数据处理效果较好，以华北63号相对重力点和香山绝对点为例给出了处理结果，并对三种方法的意义和适用范围进行了讨论。     

1996-2003年中国大陆高精度绝对重力观测

近十年间利用自由落体式绝对重力仪(FG5/112)对分布在全国55个测点进行了绝对重力测定,观测精度均优于5×10-8 ms-2,对其中80%以上的测点还作了重复观测,文中给出了观测精度及其测量结果的互差.上述的测量极大地改善了我国目前重力网的精度和覆盖率,并为研究重力场的变化提供了重要的基础资料.本文还对观测结果和存在问题作了初步分析并提出有关建议.     

我国绝对重力观测技术应用研究与展望

简要介绍了近年来运用高精度绝对重力仪,开展和建立我国2-5×10-8ms-2精度的绝对重力基准和绝对重力网工作;回顾了近年来中国学者利用绝对重力观测技术在地壳运动、地震监测与预报及地球动力学等研究方面所取得的成就;并探讨了未来进一步的应用前景.     

首都圈地区地震重力测量数据的统一处理与分析

对首都圈地区由不同施测单位用不同仪器或不同方法获得的三组重力测量数据,通过绝对和相对测量的联合平差、相对测量结果的系统差消除,建立起绝对的、统一的重力时变体系;在此基础上分析了非构造因素地壳沉降的影响,并进行了测点位移改正,消除了长波干扰;实现了绝对和相对测量方法优势互补、消除矛盾和环境干扰、扩大信息量、加密时域采样间隔等目的,提高了识别构造活动过程的能力．结果表明,两组相对测量数据之间以及其中的10期观测资料中存在系统误差,研究区东南部的非均匀性局部地壳下沉导致10个点重力值线性上升,本文用回归分析的方法进行了改正．改正后的重力时变图对1995年10月6日古冶5.0级地震有明显而完整的反映．      

首次观测到的由地震引起的绝对重力变化

首次用绝对重力测量观测到明确的同震重力变化。恰好在1次M6．1地震的前1天和震后7天进行了绝对重力测量。观测到的绝对重力变化为－6μGal,显著地大于约1μGal的观测误差。特别有意义的是，所观测到的空间重力变化与仅用位移数据建立起来的弹性位错模型预测的结果非常一致。该结果强烈地激励我们对重力和位移同时进行反演，以更好地了解地震。     

中国新的重力基本网

我国旧重力基本网建于1957年,约含有13.5mGal的基准误差和0.2‰的尺度误差,现已被新的国家重力基本网1985系统（新网）取代。新网由57个点组成,其中有6个绝对重力点。整体平差后点重力值平均中误差为±7.8μGal。经外部检核,实际精度达20μGal,经过实际使用,证明估计精度正确。本文讨论了国际重力基准、LCR-G重力仪特性、高精度重力网平差及我国旧网的实际精度及其转换等问题。     

中国东西重力潮汐剖面

为了检验体潮与海潮的理论模型,分析了中国东西重力潮汐剖面（1981年9月-1985年1月）。同时,为研究LaCoste ET-20和ET-21重力仪的格值系统,建立了一条由17台LaCoste G型和2台LaCoste D型重力仪观测的重力垂直基线。在基线上标定的结果表明,ET-21重力仪的格值大了1％。由标定得到的格值计算剖面上各测站的潮汐因子,经海潮改正后,接近Wahr模型值,振幅因子的残差:O₁波小于0.3μGal,M₂波小于0.4μGal。但是上海和拉萨的观测经海潮改正后,相位迟后有很大的改善,振幅因子却更偏离于模型值,其潮汐异常主要是近海的海潮模型不完善,以及在海潮计算中,所采用的地球模型未考虑地壳与上地幔的横向不均匀性所引起。     

大气重力信号的理论计算及其检测

基于标准大气定律和大气圆柱体分布模型,本文引进了大气重力格林函数,用离散格积方法求得了大气对重力场观测的影响,对台站高程、周围地形和地表温度变化等因素的影响问题进行了讨论．结果说明台站近区气压变化是大气重力信号的主要贡献者,考虑大气质量负荷引起的弹性地球形变效应后,对距台站0．5°的区域积分获得的大气重力导纳值为-0．3603μGal／hPa,占全球大气变化引起的总信号的90％以上,这一理论模型结果与超导重力仪实测结果相吻合,并能较有效地用于消除重力观测中的气压干扰成分．     

外空扰动引力场的传播特性

根据重力场的频谱理论,本文建立了重力异常阶方差的经验模型,并导出了外空扰动引力场与地面数据分辨率及其覆盖范围之间的关系,从理论上研究和揭示了各种地形类别下外空场的传播特性。为验证理论分析结果,还应用重力异常逐级余差方法,以实际资料计算并分析了外空扰动引力场的传播特性。结果表明,理论分析和实际计算得到的结论完全一致。     

强震前的重力变化特征

地震前,地壳变形引起地球密度重新分布,从而使地球重力场发生某些特征变化。本文对1990年7月菲律宾8级、台湾6.1级两个强震前后的广州重力资料进行了调和分析及高、低频滤波等处理,并对提取出的重力前兆进行了可信度检验。结果表明强震前广州地区的重力变化具有O_1等主波潮汐因子波形畸变,量值下降至最低值然后在回升阶段发震的前兆异常特征。非潮汐重力变化在临震前3天开始出现明显的高频脉冲式异常信息,作者认为这是一种可信的具有清晰物理意义的地震短临前兆。     

STUDY ON CHARACTERISTICS OF GRAVITY VARIATION BEFORE AND AFTER HUTUBI MS6.2 EARTHQUAKE

The Hutubi M_S6.2 earthquake of December 8, 2016 is a pure thrust event in the northern Tianshan thrust fold belt. The earthquake occurred between the Qigu Fault and the Junggar southern margin fault, which are both thrust faults. Based on mobile gravity measurements from 2013 to 2018 in the northern Tianshan, the gravity net adjustment was accomplished using Urumqi absolute gravity observation point as the datum, and the absolute gravity value of surface observation points were obtained. In order to eliminate the seasonal effect on gravity variation, the paper uses the observation data in May per annual as studying objects and obtains the temporal-spatial dynamic evolution images of gravity field differences in the northern Tianshan at different time scales as well as the time series of gravity variation of some points in the adjacent area of the epicenter. The characteristics of regional gravity variation before and after the Hutubi M_S6.2 earthquake on December 8, 2016 and their relations are analyzed systematically. The results show that: 1)The gravity variations in the study area are dramatic in generally, and the contours of gravity variation are consistent with the main faults basically. There was a four-quadrant distribution near the epicenter before the earthquake, and the Hutubi M_S6.2 earthquake occurred near the center of the four-quadrant distribution and at the turn of the gravity variation contour. The three years' cumulative gravity variation before the earthquake and the gravity variation after the earthquake are inversed, and the variation amplitudes are equivalent, suggesting that the M_S6.2 earthquake has released the stress and the energy accumulated before the earthquake. 2)This paper focuses on the analysis of gravity variation at the observation points on both sides of the Junggar southern margin fault near the epicenter. Regional gravity variation and gravity time series show that gravity variations at the same side of the Junggar southern margin fault are basically consistent, however, gravity variations at the different sides of the Junggar southern margin fault are different from each other obviously, indicating the difference of material migration laws in different structural regions. In addition, the strain energy accumulated in the epicenter is basically released after the earthquake, and the area nearby the epicenter tends to be stable. 3)The Hutubi M_S6.2 earthquake occurred near the center of the four-quadrant and at the turn of the high-gradient zone of gravity variation, reflecting the location of strong earthquake is related to the distribution of four-quadrant of regional gravity variation, the high-gradient zone of regional gravity variation and its turn. It has a unique advantage in determining the location of strong earthquake using gravity variation results. The regional spatial-temporal gravity variation before the earthquake is manifested as a systematic evolution process of “steady state→regional gravity anomaly→four-quadrant distribution→earthquake occurring in the reverse process”. Studying the temporal-spatial evolution characteristics of gravity field before and after Hutubi M_S6.2 earthquake has important practical significance for understanding the occurrence law of large earthquakes and capturing the precursory information of earthquakes.     

重力固体潮理论值导数的封闭公式

本文基于计算重力固体潮理论值的天顶距法，通过严格的理论推导，给出了计算重力固体潮理论值的导数的封闭公式．     

地震前后重力场变化的典型震例分析

系统总结了中国地震局地球物理勘探中心利用流动重力资料进行地震预报的实践经验,研究了8次地震的孕震环境、重力场变化、成因分析和预报实况等。结果表明,一次较强的地震前,处于不同地段的重力测点和测段都要出现上升-下降-上升或下降-上升-下降的较明显的中、短期异常变化;重力场的变化图象较清晰地反映了地震前后重力场的演化过程。